電子綜合課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐1.doc

電子綜合課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程設(shè)計(jì) 題 目： 數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)學(xué)院（系）： 自動(dòng)化學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 自動(dòng)化專業(yè) 學(xué)生姓名： 張紀(jì)煒 張熠 代濤 彭彬 指導(dǎo)教師： 劉海濤 重慶大學(xué)本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)定成績表學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師 劉海濤學(xué) 院自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生姓名 張紀(jì)煒 張熠 代濤 彭彬課程設(shè)計(jì)題目指導(dǎo)教師評(píng)語課程設(shè)計(jì)成績指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日重慶大學(xué)本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化年級(jí)2011級(jí)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)可測量一定溫度范圍的數(shù)字溫度計(jì)，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值。1. 基本要求（1）可測量溫度范圍：000.0102.0（2）溫度溫度分辨力：0.4（3）測量相對誤差：2%（4）系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間：5s（5）用數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示被測溫度2.提高要求 （1）實(shí)現(xiàn)多個(gè)溫度點(diǎn)的實(shí)時(shí)測量 （2）實(shí)現(xiàn)溫度的分檔測量3.發(fā)揮部分 （1）實(shí)現(xiàn)零下溫度測量并顯示 （2）實(shí)現(xiàn)攝氏、華氏的轉(zhuǎn)換并顯示 （3）溫度過高報(bào)警 （4）自己設(shè)計(jì)的其他功能學(xué)生應(yīng)完成的工作：完成設(shè)計(jì)任務(wù)基本要求，并實(shí)現(xiàn)部分或全部提高要求和發(fā)揮部份。參考資料：1白澤生. 用MCS-51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的檢測J.現(xiàn)代電子技術(shù),2005,(10):1-3.2張開生,郭國法.MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.微計(jì)算機(jī)信息,2005,21(7):68-69.3何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.4楊剛,周群.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.北京:電子工業(yè)出版社,2004.5丁元杰，單片機(jī)原理及運(yùn)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2003.課程設(shè)計(jì)工作計(jì)劃：第一周：動(dòng)員大會(huì)，師生見面，布置任務(wù)，確定初步硬件制作、軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案。第二周：硬件制作、軟件設(shè)計(jì)中。第三周：軟硬件仿真調(diào)試，檢查設(shè)計(jì)結(jié)果，歸還儀器設(shè)備。任務(wù)下達(dá)日期 2014 年 2 月 27 日 完成日期 2009 年 3 月 6 日指導(dǎo)教師 （簽名） 學(xué)生 （簽名） 前 言 單片機(jī)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，機(jī)電一體化產(chǎn)品，家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。“單片機(jī)原理與應(yīng)用”在工科院校各專業(yè)中已作為一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課而普遍開設(shè)。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì),科研項(xiàng)目中會(huì)廣泛應(yīng)用到單片機(jī)知識(shí)，而且，進(jìn)入社會(huì)后也會(huì)廣泛接觸到單片機(jī)的工程項(xiàng)目。鑒于此，提高“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課的教學(xué)效果，讓學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)甚為重要。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)涉及的內(nèi)容十分廣泛，如何使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握單片機(jī)應(yīng)用的基本原理及方法，是一個(gè)很有價(jià)值的教學(xué)項(xiàng)目。為此，我們進(jìn)行了“單片機(jī)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用”方面的課程設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)腦動(dòng)手以及協(xié)作能力。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是針對模擬電子技術(shù)，數(shù)字邏輯電路，電路，單片機(jī)的原理及應(yīng)用課程的要求，對我們進(jìn)行綜合性實(shí)踐訓(xùn)練的實(shí)踐學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，它包括選擇課設(shè)任務(wù)、軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試和編寫課設(shè)報(bào)告等實(shí)踐內(nèi)容。通過此次課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)目標(biāo):第一，讓學(xué)生初步掌握單片機(jī)課程的試驗(yàn)、設(shè)計(jì)方法，即學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求和性能約束，查閱文獻(xiàn)資料，收集、分析類似的相關(guān)題目，并通過元器件的組裝調(diào)試等實(shí)踐環(huán)節(jié)，使最終硬件電路達(dá)到題目要求的性能指標(biāo)；第二，課程設(shè)計(jì)為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，而課程設(shè)計(jì)的著眼點(diǎn)是讓學(xué)生開始從理論學(xué)習(xí)的軌道上逐漸引向?qū)嶋H運(yùn)用，從已學(xué)過的定性分析、定量計(jì)算的方法，逐步掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法。第三，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考樂于動(dòng)手的習(xí)慣，同時(shí)通過設(shè)計(jì)并制作單片機(jī)類產(chǎn)品，使學(xué)生能夠自己不斷地學(xué)習(xí)接受新知識(shí)（如在本課設(shè)題目中存在智能測溫器件DS18B20，就是課堂環(huán)節(jié)中不曾提及的“新器件”），通過多人的合作解決現(xiàn)實(shí)中存在的問題，從而不斷地增強(qiáng)學(xué)生在該方面的自信心及興趣，也提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，對學(xué)生以后步入社會(huì)參加工作打下一定良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。 目 錄摘要1一 單片機(jī)簡介2二 設(shè)計(jì)方案3三 設(shè)計(jì)方案的總體設(shè)計(jì)框圖5四 系統(tǒng)軟件算法及設(shè)計(jì)12五 總結(jié)與體會(huì)13附錄一 元件清單14附錄二 電路圖15附錄三 源程序16參考文獻(xiàn)34 摘要 隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù),單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同種類的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、濕度、溫度、速度、硬度、壓力等的物理量的測量。本文將介紹一種基于單片機(jī)控制理論及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)。 本文主要介紹了一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)的測溫系統(tǒng)，詳細(xì)描述了利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點(diǎn)對傳感器在單片機(jī)喜愛的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳盡分析，對各部分的電路也進(jìn)行一一介紹，該系統(tǒng)可以方便的是實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可以根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報(bào)警溫度，它使用起來方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合我們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當(dāng)做溫度處理模塊嵌入其他系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。DS18B20和AT89C51結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，適合與惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應(yīng)用前景。 本設(shè)計(jì)首先是確定目標(biāo)，氣候是各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)，再在Proteus軟件上進(jìn)行仿真，修改，仿真。本溫度計(jì)屬于多功能溫度計(jì)，可以設(shè)置上下報(bào)警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)，可以報(bào)警。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)，數(shù)字控制，溫度計(jì)， DS18B20，AT89C52 一 單片機(jī)簡介 二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。單片機(jī)在這種情況下誕生了。截止今日，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)。單片機(jī)自70年代問世以來得到蓬勃發(fā)展，目前單片機(jī)功能正日漸完善:單片機(jī)集成越來越多資源，內(nèi)部存儲(chǔ)資源日益豐富，用戶不需要擴(kuò)充資源就可以完成項(xiàng)目開發(fā)，不僅是開發(fā)簡單，產(chǎn)品小巧美觀，同時(shí)抗干擾能力加強(qiáng),系統(tǒng)也更加穩(wěn)定，使得它更加適合工業(yè)控制領(lǐng)域，具有更加廣闊的市場前景；提供在線編程能力，加速了產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)程，為企業(yè)產(chǎn)品上市贏得寶貴時(shí)間。此外單片機(jī)具有性能高、速度快、體積小、價(jià)格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是增強(qiáng)“控制”能力，滿足實(shí)時(shí)控制(就是快速反應(yīng)) 的需要。 我們作為21世紀(jì)的工科大學(xué)生，學(xué)的是自動(dòng)化專業(yè)，無論是從事科學(xué)研究工作，還是開辦電子器件的工廠還是經(jīng)營電子廠品的貿(mào)易，不僅要熟練地使用通用微機(jī)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理，還要把計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到本專業(yè)領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域，既具有開發(fā)創(chuàng)新能力。這就要求我們要熟練地掌握單片機(jī)。單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)規(guī)定的任務(wù)。 二 設(shè)計(jì)方案21設(shè)計(jì)務(wù)任和要求1、基本范圍-201252、精度誤差小于0.5 3、LED 數(shù)碼直讀顯示 4、可以任意設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能.22方案辯證1溫度計(jì)軟件設(shè)計(jì)流程圖： 設(shè)置堆棧指針將溫度轉(zhuǎn)換為BCD碼發(fā)讀存儲(chǔ)器命令讀溫度數(shù)據(jù)復(fù)位DS18B20發(fā)跳過ROM命令顯示緩沖區(qū)初始化更新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)延時(shí)發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令復(fù)位DS18B20發(fā)跳過ROM命令開始 2.元器件的選取單片機(jī)芯片的選?。悍桨敢?采用AT89C52芯片作為硬件核心，利用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲(chǔ)空間,能于3V的超低壓工作,而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(shù), 當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對芯片的多次拔插會(huì)對芯片造成一定的損壞。方案二 采用AT89C52單片機(jī)與MCS-51系列單片機(jī)相比有兩大優(yōu)勢：第一，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器采用閃存，使程序的寫入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整個(gè)硬件電路的體積更小，且管腳數(shù)目為20個(gè)，與MCS-51相比減少一倍，使理解更容易。 綜上所述：本課設(shè)中單片機(jī)芯片采用AT89C52。溫度傳感器的選?。悍桨敢徊捎脽崦綦娮鑲鞲衅?。利用熱敏電阻隨溫度變化而顯著變化，能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為能量的變化，進(jìn)而制成溫度計(jì)。但是其測溫傳感器比較復(fù)雜，而且不易通過編制程序來控制測溫精度，增大系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度。 方案二 采用DS18B20溫度傳感器。DS18B20的內(nèi)部3腳（或8腳）封裝；使用特有的溫度測量技術(shù)，將被測溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號(hào)；3.05.5V的電源供電方式和寄生電源供電方式；ROM由64位二進(jìn)制數(shù)字組成，共分為8個(gè)字節(jié)；RAM由9個(gè)字節(jié)的高速暫存器和非易失性電擦寫ROM組成。 綜上所述：溫度傳感器選取智能測溫器件DS18B20。 本設(shè)計(jì)顯示電路采用1602液晶顯示模塊芯片。3系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)方案： 綜上各方案所述,對此次課設(shè)的方案選定: 采用AT89C52作為主控制系統(tǒng); 1602液晶顯示模塊芯片作為溫度數(shù)據(jù)顯示裝置;而智能溫度傳感器DS18B20器件作為測溫電路主要組成部分。至此，系統(tǒng)最終方案確定。 三 設(shè)計(jì)方案的總體設(shè)計(jì)框圖 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖所示，控制器采用單片機(jī)AT89C52，溫度傳感器采用DS18B20，用1602液晶顯示屏以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。3.1硬件電路框圖 單片機(jī)芯片AT89C52復(fù)位電路晶振控制1602 顯示器溫度檢測電路DS18B20報(bào)警溫度調(diào)整鍵蜂鳴器，指示燈 圖總體設(shè)計(jì)方框圖3.2硬件電路概述 系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、按鍵、溫度傳感器等組成。 本電路是由AT89C2051單片機(jī)為控制核心，具有與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，程序加密等功能，帶2KB字節(jié)可編程閃存，工作電壓范圍為2.76V，全靜態(tài)工作頻率為024MHZ；顯示電路由1602液晶顯示模塊芯片，可以進(jìn)行多行顯示；溫度報(bào)警按鍵設(shè)為五個(gè)，可以顯示華氏溫度，調(diào)節(jié)高低報(bào)警溫度；溫度傳感器電路主要由DS18B20測溫器件構(gòu)成，該器件主要功能有：采用單總線技術(shù)；每只DS18B20具有一個(gè)獨(dú)立的不可修改的64位序列號(hào)；低壓供電，電源范圍為35V；測溫范圍為-20+125，誤差為0.5；復(fù)位電路是10K電阻構(gòu)成的上電自動(dòng)復(fù)位。3.3主控電路單片機(jī)AT89C52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。晶振采用12MHZ。復(fù)位電路采用上電加自動(dòng)復(fù)位。主控芯片AT89C52 晶振電路 復(fù)位電路3.4顯示電路 本設(shè)計(jì)顯示電路采用1602液晶顯示模塊芯片，該芯片可現(xiàn)實(shí)16x2個(gè)字符，比以前的七段數(shù)碼管LED顯示器在顯示字符的數(shù)量上要多得多。另外，由于1602芯片編程比較簡單，界面直觀，因此更加易于使用者的操作和觀測。1602A芯片的接口信號(hào)說明如下表：1602A芯片的接口信號(hào)說明液晶顯示電路35報(bào)警溫度調(diào)節(jié)電路本系統(tǒng)一共設(shè)置了五個(gè)按鍵，k1鍵只是顯示華氏溫度，k4鍵按下不松開顯示高低報(bào)警溫度，松開后恢復(fù)顯示正常溫度，k2鍵和k3鍵是分別用來調(diào)節(jié)高低報(bào)警溫度，k鍵控制調(diào)節(jié)時(shí)的上調(diào)或下調(diào)。具體調(diào)節(jié)如將高溫報(bào)警溫度調(diào)高，第一步將k4鍵按下不松，k鍵升起位置，調(diào)節(jié)k2鍵，則高溫報(bào)警溫度向上增加，反之亦然。低溫報(bào)警同理。 報(bào)警節(jié)點(diǎn)電路3.6溫度傳感器及DS18B20測溫原理DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：（1）獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)測溫；（3）無須外部器件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；（4）可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0-5.5；（5）零待機(jī)功耗；（6）溫度以9或12位數(shù)字，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫；（7）用戶可定義報(bào)警設(shè)置；（8）報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；（9）負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；（10）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以一線總線串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，其引腳排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖及測溫原理圖如下所示：圖 引腳排列預(yù)置斜率累加器比較低溫度系數(shù)振蕩器計(jì)數(shù)器1溫度寄存器Tx預(yù)置=0高溫度系數(shù)振蕩器-0計(jì)數(shù)器2T1加1停止T2 圖 DS18B20測溫原理圖 64位ROM的結(jié)構(gòu)開始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖4所示。頭2個(gè)字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖5所示。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。溫度 LSB溫度 MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRCTMR1R011111 圖5 DS18B20的字節(jié)定義DS18B20的分辨率定義如表1所示表1 分辨率設(shè)置表R0R1分辨率最大溫度轉(zhuǎn)移時(shí)間009位96.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms由表1可見，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長。在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換過程是：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，即將數(shù)據(jù)總線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16-60us左右，之后發(fā)出60-240us的存在低脈沖，主CPU收到此此信號(hào)表示復(fù)位成功；復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，然后發(fā)送RAM指令，對DS18B20進(jìn)行預(yù)先讀寫操作。表2 ROM指令集指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20中的編碼符合ROM55H發(fā)出此命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單線總線上與該編輯相對應(yīng)的DS18B20使之做出響應(yīng)，為下一步對該DS18B20的讀寫作準(zhǔn)備搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上的DS18B20個(gè)數(shù)和識(shí)別64位ROM地址，為操作各器件作準(zhǔn)備跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)送溫度變換指令告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度跳過設(shè)定值上限或下限的片子才能做出反應(yīng)表3 RAM指令集指令約定代碼功能溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器0BEH讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重調(diào)E2RAM0B8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀供電方式0B4H啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPUDS18B20的測溫原理是這這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將最低溫所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1、溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在最低溫所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 減法計(jì)數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。 四 系統(tǒng)軟件算法及設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)是由硬件配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，在硬件確定后，編寫的軟件的功能也就基本定型了。所以軟件的功能大致可分為兩個(gè)部分：一是監(jiān)控，這也是系統(tǒng)的核心部分，二是執(zhí)行部分，完成各個(gè)具體的功能。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。4.1主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度。4.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改變。4.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。4.4 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。4.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。 五 設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié) 經(jīng)過將近三周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，終于完成了我們的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，雖然沒有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但從心底里說，還是高興的，畢竟這次設(shè)計(jì)把實(shí)物都做了出來，高興之余不得不深思！ 在本次設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前還做過這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長進(jìn)了很多，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個(gè)程序并不是一件簡單的事，舉個(gè)例子，以前寫的那幾次，數(shù)據(jù)加減時(shí)，我用的都是BCD碼，這一次，我全部用的都是16進(jìn)制的數(shù)直接加減，顯示處理時(shí)在用除法去刪分,感覺效果比較好，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽?，才能真正的掌握，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識(shí)，更好的學(xué)會(huì)了團(tuán)體協(xié)調(diào)作戰(zhàn)。 總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)，也為我們以后畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作奠定了一定的基礎(chǔ)。 附錄一 元件清單 序號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量1實(shí)驗(yàn)板1個(gè)2AT89C521個(gè)3DS18B202個(gè)422pf電容10個(gè)510uf電容10個(gè)6晶振12MHZ1個(gè)710k電阻10個(gè)8普通按鍵SW-PB15個(gè)9蜂鳴器2個(gè)10LED燈5個(gè)11排阻20孔12液晶屏JHD162A1個(gè)13DIP401個(gè)14DIP161個(gè)15插針1個(gè)16插座2排17雙排插針2排18電烙鐵1個(gè)19鑷子1個(gè)20小起子1個(gè)21斜口鉗1個(gè)22導(dǎo)線若干23 附錄二 電路圖鍵盤說明：第一個(gè)鍵第二個(gè)鍵第三個(gè)鍵第四個(gè)鍵第一排初始化進(jìn)入設(shè)置界面測量2口傳感器測量3口傳感器第二排最高溫度最低溫度增加減少第三排攝氏變?nèi)A氏華氏變攝氏改變精準(zhǔn)度顯示 附錄三 源程序#include sbit DQ1=P32;/ds18b20與單片機(jī)連接口sbit DQ2=P33;sbit RS=P36;sbit RW=P35;sbit EN=P34;sbit LED1=P07;sbit LED2=P05;sbit BEEP=P02;unsigned char code str1=YEAH! ;unsigned char code str2= LETS DO IT!;unsigned int upper_v1=0x004f;unsigned int upper_v2=0x003f;unsigned int lower_v1=0x0001;unsigned int lower_v2=0x0005;unsigned char data t_data=0,0,0,0xdf,0x43;unsigned char sensor_flag=0;unsigned char sensor_num=0;unsigned char setup_flag=0;unsigned char upper_flag=0;unsigned char lower_flag=0;unsigned char upper_set=0;unsigned char lower_set=0;unsigned char data disdata8;unsigned int tvalue1;/溫度值unsigned int tvalue2;unsigned int tvalue;unsigned char tflag;unsigned char tflag1;unsigned char tflag2;unsigned char flagdat;unsigned char t_change=0;unsigned char res_flag1=0;unsigned char res_flag2=0;unsigned char beep_flag=0;unsigned char beep_flag2=0;void delay1ms(unsigned int ms)/延時(shí)1毫秒（不夠精確的）unsigned int i,j; for(i=0;ims;i+) for(j=0;j100;j+);/*lcd1602程序*/void wr_com(unsigned char com)/寫指令/ delay1ms(1); RS=0; RW=0; EN=0; P2=com; delay1ms(1); EN=1; delay1ms(1); EN=0;void wr_dat(unsigned char dat)/寫數(shù)據(jù)/ delay1ms(1); RS=1; RW=0; EN=0; P2=dat; delay1ms(1); EN=1; delay1ms(1); EN=0;void lcd_init()/初始化設(shè)置/delay1ms(15);wr_com(0x38);delay1ms(5); wr_com(0x08);delay1ms(5); wr_com(0x01);delay1ms(5); wr_com(0x06);delay1ms(5); wr_com(0x0c);delay1ms(5);void display(unsigned char *p)/顯示/while(*p!=0)wr_dat(*p);p+;delay1ms(1);void init_play()/初始化顯示 lcd_init(); wr_com(0x80);display(str1);wr_com(0xc0);display(str2);sensor_flag=0; sensor_num=0; 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